هيدرولوجيا المياه الجوفية
تدرس هيدرولوجيا المياه الجوفية المياه الموجودة تحت سطح الأرض، وكيفية تخزينها في الطبقات المائية (الخزانات الجوفية)، وكيفية تدفقها عبر الصخور المسامية والمتصدعة وفقًا لقانون دارسي، وكيفية استخراجها وتلوثها.
Definition
هيدرولوجيا المياه الجوفية (الجيولوجيا المائية) هي دراسة وجود وحركة وجودة المياه في المنطقة المشبعة تحت سطح الأرض، والتي تحكمها قانون دارسي وخصائص التخزين والنقل للمواد الجيولوجية.
Scope
يغطي هذا المجال خصائص الطبقات المائية وقانون تدفق الوسائط المسامية الذي يحكم المياه الجوفية، وتحليل أنظمة تدفق المياه الجوفية وتغذيتها، وديناميكا آبار الضخ، وانتقال الملوثات الذائبة. ويتناول الطبقة تحت السطحية المشبعة كمنطقة تدفق، مكملاً بذلك هيدرولوجيا المياه السطحية وتقسيم مياه التربة الذي يتم تناوله في مجال الدورة الهيدرولوجية.
Sub-topics
Core questions
- ما هي الطبقة المائية، وكيف يصف قانون دارسي والتوصيل الهيدروليكي التدفق من خلالها؟
- كيف تنظم أنظمة تدفق المياه الجوفية نفسها بين مناطق التغذية والتصريف؟
- كيف يؤدي ضخ البئر إلى خفض المناسيب، وماذا تكشف اختبارات الضخ عن الطبقة المائية؟
- كيف تتحرك الملوثات الذائبة وتنتشر في المياه الجوفية؟
Key concepts
- الطبقات المائية، والطبقات شبه الكتيمة، والمسامية
- الرأس الهيدروليكي والتوصيل الهيدروليكي
- قانون دارسي
- التغذية والتصريف
- ديناميكا الآبار وهبوط المنسوب
- الحمل الحراري وتشتت الملوثات
Key theories
- قانون دارسي
- يتناسب التدفق الحجمي للمياه عبر وسط مسامي طرديًا مع التدرج الهيدروليكي والتوصيل الهيدروليكي؛ وهذا القانون التجريبي هو الأساس التكويني لجميع التحليلات الكمية للمياه الجوفية تقريبًا.
- ديناميكا الآبار العابرة (حل ثيس)
- يصف حل ثيس الانخفاض المعتمد على الزمن الناتج عن ضخ بئر في طبقة مائية محصورة، مما يتيح تقدير نفاذية الطبقة المائية وقابليتها للتخزين من بيانات اختبار الضخ.
- الحمل الحراري-التشتت للمواد المذابة
- تهاجر الملوثات الذائبة مع متوسط سرعة المياه الجوفية (الحمل الحراري) بينما تنتشر عن طريق التشتت الميكانيكي والانتشار الجزيئي، وهو إطار عمل يقوم عليه التنبؤ بحركة السحابة الملوثة ومعالجة الطبقات المائية.
Clinical relevance
توفر المياه الجوفية حصة كبيرة من مياه الشرب والري في جميع أنحاء العالم؛ ويدعم هذا المجال تطوير وحماية حقول الآبار، وتقييم ومعالجة الطبقات المائية الملوثة، وإدارة استنزاف الطبقات المائية وتدخل المياه المالحة، وتحليل النظم البيئية المعتمدة على المياه الجوفية.
History
بدأت هيدرولوجيا المياه الجوفية الكمية بتجارب دارسي عام 1856 على التدفق عبر الرمل، وتم توسيعها بواسطة دوبوي وثيم وآخرين لتشمل الآبار، وتحولت بفضل حل ثيس الانتقالي عام 1935. وقد قام نص فريز وتشيري عام 1979 بتجميع هذا المجال وساعد في تأسيس الهيدروجيولوجيا الحديثة، بما في ذلك دراسة انتقال الملوثات.
Key figures
- R. Allan Freeze
- John A. Cherry
- Charles V. Theis
- Henry Darcy
Related topics
Seminal works
- freeze1979
- fetter2001
- theis1935
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الطبقة المائية والمياه الجوفية؟
- المياه الجوفية هي الماء نفسه في المنطقة المشبعة، بينما الطبقة المائية هي جسم صخري أو رسوبي نفاذي بما يكفي لتخزين ونقل كميات قابلة للاستخدام من تلك المياه؛ وتسمى الطبقات ذات النفاذية المنخفضة التي تعيق التدفق بالطبقات شبه الكتيمة أو الطبقات الكتيمة.
- هل تتدفق المياه الجوفية تحت الأرض في أنهار؟
- عادة لا. باستثناء بعض التكوينات الكهفية الجيرية، تتحرك المياه الجوفية ببطء عبر مسام وتشققات الصخور والرواسب متبعة التدرجات الهيدروليكية، وغالبًا ما تكون بضعة أمتار فقط في السنة، بدلاً من أن تكون مجاري مائية مفتوحة تحت الأرض.